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頻譜分析儀的工作原理


  頻譜分析儀的工作原理
  頻譜分析儀架構猶如時域用途的示波器,面板上布建許多功能控制按鍵,作為系統功能之調整與控制,實時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃瞄調諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer)。實時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅,其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector),再經由同步的多任務掃瞄器將信號傳送到CRT 屏幕上,其優點是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應,其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍、濾波器的數目與最大的多任務交換時間(Switching Time)。
  最常用的頻譜分析儀是掃瞄調諧頻譜分析儀,可調變的本地振蕩器經與CRT 同步的掃瞄產生器產生隨時間作線性變化的振蕩頻率,經混波器與輸入信號混波降頻后的中頻信號(IF)再放大、濾波與檢波傳送到CRT 的垂直方向板,因此在CRT 的縱軸顯示信號振幅與頻率的對應關系。
  影響信號反應的重要部份為濾波器頻寬,濾波器之特性為高斯濾波器(Gaussian-Shaped Filter),影響的功能就是量測時常見到的解析頻寬(RBW,Resolution Bandwidth)。RBW 代表兩個不同頻率的信號能夠被清楚的分辨出來的最低頻寬差異,兩個不同頻率的信號頻寬如低于頻譜分析儀的RBW,此時該兩信號將重疊,難以分辨,較低的RBW 固然有助于不同頻率信號的分辨與量測,低的RBW 將濾除較高頻率的信號成份,導致信號顯示時產生失真,失真值與設定的RBW 密切相關,較高的RBW 固然有助于寬帶帶信號的偵測,將增加噪聲底層值(Noise Floor),降低量測靈敏度,對于偵測低強度的信號易產生阻礙,因此適當的RBW 寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。
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